浅析安全阀数字化密封测试技术与进展

高莹 肖丁恺

摘  要：安全阀是保证锅炉、压力容器及压力管道等承压装置和设备安全不可缺少的主要设施之一，被视为生产系统的最终泄压装置，也称为超压保护的最后一道防线。在超压情况发生时，安全阀泄放功能的正确执行显得尤为重要。检验人员为了保证安全阀的安全性，对于安全阀的测试技术优化也一直没有停歇。基于此，本文针对安全阀校验数字化测试技术的进展进行了分析。

关键词：安全阀校验;数字化测试技术;进展分析

引言

随着传感技术与计算机技术的迅猛发展，气密性检测行业整体都在朝着自动化、数字化和智能化的方向转型以求突破和创新。相比于其他机械行业气密性自动化检测技术的蓬勃发展，国内的安全阀密封校验技术的发展则比较缓慢。为更好的进行分析目前国内外技术发展动态，以下对总体功能要求进行了概述，同时针对安全阀校验数字化测试技术的进展进行了分析。

1.安全阀概述

随着我国工业的快速发展，在化工、炼油、核电等行业中，安全阀的使用越来越广泛，尤其是国家在“十三五”期间积极推进核电建设，必然需要安装大量的安全阀用于机械保护。

安全阀作为重要的安全附件，广泛用于各行业的承压设备中，当压力超过安全阀的整定压力时，安全阀就会自动开启泄压，以保证设备和管道正常工作，防止发生意外，保护设备的运行安全以及操作人员的人身安全。安全阀在运行过程中，不仅受人工操作不当、介质侵蚀的影响、温度、还受本身发生频跳、颤振、卡阻、裂纹等故障和关闭件形变、磨损失效的影响，其整定压力和密封性可能会发生改变，引起安全阀不能在理论规定压力下开启或导致发生泄漏，从而严重影响生产。为确保工业生产的安全，必须对安全阀定期校验。根据相关行业规定与国家标准要求，安全阀的校验项目包括：整定压力调校、密封性能测验，前者是为了保证安全阀能及时开启，而后者是为了确保其密封可靠。根据质检总局发布的消息，大部分事故发生的主要原因是安全附件不起作用，即由于安全阀没有及时开启而造成设备爆炸，或者由于安全阀密封不良而造成有毒有害的危险物质泄漏或者燃烧。因此，可以看出安全阀对国民经济发展、社会安全管理，以及生态健康保护都至关重要。

2.系统总体功能要求

本文研究的主要任务是实现安全阀密封试验的数字化、自动化与智能化。结合相关国家标准与行业规定，提出安全阀密封试验数字化测试系统的功能要求，具体如下：

（1）有效性密封，即要求测试系统的硬件与安全阀排气口连接面，以及系统管路各个部位的密封面都要致密不漏。安全阀排气口的气体只能从系统的集漏管排出，不允许在系统的其它地方发生泄漏，否则安全阀密封试验无法有效进行。

（2）自动化测试，即要求测试系统能够自动检测安全阀排气口的泄漏气体量。测试过程不再使用人工计数气泡个数的传统方法，而要借助高新传感技术与微机测控机技术，直接、自动地检测泄漏气体的体积流量。

（3）数字化显示，即要求系统使用计算机技术将实时采集到的气体流量信号进行处理，并以数字的形式在计算机界面上显示出来。

（4）智能化管理，即要求系统软件操作友好、管理智能。系统管理软件的人机交互要友好，操作界面要简洁明朗，实现从信息录入、生成任务、试验操作、数据存储、审核任务到报告生成的一站式智能管理。

3.安全阀校验数字化测试技术进展

3.1系统硬件设计

系统硬件主要是指安全阀密封试验所需的管路与“密封堵盖”。为了操作灵活方便，系统管路使用橡胶软管与快插接头。为了确保密封试验能够有效进行，要求系统硬件各个部位都要密封不漏，尤其是安全阀排气口法兰和“密封堵盖”接触的那个密封面。

“密封堵盖”是安全阀密封试验的一个重要部件，其作用是将安全阀排气口堵住，使得从阀瓣与阀座密封面泄漏出来的气体全部从集漏管导出，便于后续的检测。为了确保密封试验的精准性，必须要求堵板上的预紧力始终大于安全阀排气口内外压差的压力，保证“密封堵盖”与安全阀排气口无泄漏密封连接。此外“密封堵盖”还要适用于不同规格的安全阀。

目前，国内外相关标准推荐的“密封堵盖”一般采用钢材加工的法兰盖配上一橡胶密封垫，通过螺栓与安全阀排气口的法兰面连接，这种“密封堵盖”虽然加工成本较低、制造简单，但是对于大口径的安全阀来说，使用操作非常不方便。因为越大口径的安全阀就需要越大的“密封堵盖”与之配合，由钢材加工出来的“密封堵盖”将会非常笨重，安装与拆卸会耗费非常多的人力与时间，大大降低工作效率。此外，无法快速检验“密封堵盖”与安全阀排气口端密封面是否有泄漏，一旦出现泄漏将严重影响密封试验的结果的有效性和准确性。

3.2“密封堵盖”结构设计

针对目前“密封堵盖”存在的操作不便的问题，本文将对其进行结构优化设计，围绕两个设计目标：

（1）改善“密封堵盖”结构、实现快速安装与拆卸，

（2）确保“密封堵盖”与安全阀排气口法兰接触面密封无泄漏。

首先，为了实现“密封堵盖”的快速安装、拆卸，提出一种新型的安装固定方式——塞入式安装。区别于螺栓连接固定，塞入式安装是将“密封堵盖”的一侧端塞入安全阀排气口内部，依靠涨紧硅胶块的弹性变形提供摩擦力作为堵盖的预紧力。新型“密封堵盖”的主要组成构件是有机玻璃大盖板、密封墊片以及弹性涨紧块。有机玻璃大盖板的中间开有通孔用于疏导安全阀排气口处积聚的泄漏气体，左侧加工了锥螺纹用于安装快速接头，右侧带有3组支撑架，用于放置3个弹性涨紧快。为了减轻整体重量，大盖板不再选用钢材制作，而选用轻质透明材料制作有机玻璃，这样就可以大大减轻整体重量，为大型安全阀密封试验操作提供便利。

此外，为了精简设计、节省材料，支撑架的材料也是有机玻璃，因此可以用亚克力胶水黏结固定到大盖板上，从而成为一个整体。弹性涨紧块的作用是深入安全阀排气口内部涨紧固定，因此需要采用弹性较好的橡胶材料，安装时必须紧贴有机玻璃大盖板的底端面，并通过螺栓与大盖板的支撑架连接固定，这样可以确保弹性涨紧块不会脱落，提高密封的可靠性。

其次，为了确保密封效果，密封垫采用软质材料，右侧表面上设有两个V形的储液槽，用于储存发泡液体。发泡液体可以填充密封垫与安全阀排气口法兰接触面微观上凹凸不平的沟槽，进一步消除泄露通道。此外，具体操作时在快速接头与大盖板和系统管路接触的外表面涂上发泡液体，这样既可以增加密封性，又可以检验有无泄漏。

结语

综上所述，国外的安全阀密封试验装置、气密性检测技术总体上都比国内更加先进，但是在我国的安全阀校验站还没有普遍推广。而国内的安全阀密封试验装置研究大部分还停留在理论阶段，由于各种缺陷实际应用还未推广。结合国内外科技发展可以看出未来安全阀气密性试验必然与现代传感技术、计算机控制技术结合，朝着自动化、智能化、高精度方向发展。

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